四川省中坝晶质石墨矿床地球化学特征及成因分析

发布时间：2020-05-26所属分类：工程师职称论文浏览：1次

摘 要： 摘要:四川省中坝晶质石墨矿床位于康滇地轴中段西缘，是我国重要的晶质石墨矿床之一。通过野外地质特征调查和矿物特征梳理，结合含石墨变质岩系的地球化学特征分析可知，中坝石墨矿床主要赋存在前震旦纪会理群大田组变质岩层中。矿体呈层状、似层状和透镜状产

　　摘要:四川省中坝晶质石墨矿床位于康滇地轴中段西缘，是我国重要的晶质石墨矿床之一。通过野外地质特征调查和矿物特征梳理，结合含石墨变质岩系的地球化学特征分析可知，中坝石墨矿床主要赋存在前震旦纪会理群大田组变质岩层中。矿体呈层状、似层状和透镜状产出，主要含矿岩石为白云母石英片岩。矿石平均固定碳含量12.19%;石墨矿物多呈鳞片状，其中大鳞片石墨(>0.15mm，或>100目)占67%，中小鳞片石墨(<0.15mm，或<100目)占33%;含石墨变质岩系中的SiO2含量很高，CaO和烧失量含量一般，微量元素分析表明中高场强元素变化范围较小，Ni/Co值为15.92～41.04，显示出极度贫氧-厌氧环境。∑REE含量偏高，REE的分异程度高，轻稀土较重稀土富集，Eu和Ce负异常明显。石墨的δ13C值分布范围为-27.64%～-28.44%之间，平均为-28.14%，表明石墨为有机碳成因。综合推测中坝晶质石墨矿床为有机成因的区域变质型晶质石墨矿床。

　　关键词:四川中坝;晶质石墨矿;地球化学特征;矿床成因

　　0引言

　　中坝晶质石墨矿床位于四川省攀枝花市仁和区中坝乡，扎壁至石窝铺一带，大地构造位于上扬子陆块之康滇地轴中段西缘。据《全国矿产资源储量通报(2015年)》，四川省晶质石墨矿储量位居全国第三[1]。中坝晶质石墨矿床是我国重要的晶质石墨矿床之一，累计探明矿物储量约1555万t，但矿床地质特征及其成因研究不足[2-5]。1985年中坝晶质石墨矿区开展了普查工作，1987年进行了详查，1991年该区建成石墨采选厂。近年来，四川省地质矿产局进行了新一轮的普查和详查工作，查明的晶质石墨矿物储量属大型矿床。本文通过野外地质调查、室内岩矿鉴定和相关资料的分析，阐述了中坝晶质石墨矿床的地质、地球化学特征和矿床成因类型。确认中坝晶质石墨矿床属典型的有机成因的区域变质型晶质石墨矿床。

　　1矿区地质背景

　　中坝晶质石墨矿床产于大田背斜西翼，纳拉箐断裂南段东侧，含矿地层属新元古代会理群大田组，矿化体呈残留体分布于混合花岗岩中。矿区出露前震旦纪会理群大田组上段的深变质岩系，以及第三纪昔格达组和第四纪残坡积物。矿区内岩浆岩主要有斜长角闪岩和脉岩类。矿区内变质作用强烈，主要分布前震旦纪会理群大田组片岩等[4]。

　　1.1地层

　　1.1.1大田组

　　矿区大田组顶板和底板均为混合花岗岩，中部为含矿岩层。

　　(1)顶板和底板混合花岗岩。顶板混合花岗岩主要分布于矿区南缘，主要由黑云母二长混合花岗岩和黑云母混合花岗岩类组成，呈中细粒花岗变晶结构、它形粒状镶嵌变晶结构和蚀变交代变晶结构，块状构造，少量为片麻状构造。顶板混合花岗岩与下伏含矿地层局部地带出现穿插和吞蚀现象，没有明显的侵入接触关系，但总体走向与含矿岩系一致;底板混合花岗岩分布于矿区北缘，主要有斜长混合花岗岩、二长混合花岗岩和黑云母混合花岗岩。其与含矿岩层接触产状与含矿岩层产状基本一致，局部有吞蚀现象。

　　(2)中部含矿岩层。含矿岩层为一套中深变质岩层，单斜层构造，倾向南东，倾角65°～80°，走向长约2600m，宽125～1086m，面积约2km2。根据岩石组合及石墨含量的不同，分为上部、中部和下部。上部:与混合花岗岩直接接触，与下伏地层呈整合接触，厚度12～240m，主要由云母石英片岩和云母斜长片岩组成，石墨矿化较弱，仅形成小的石墨透镜体，矿体分散，连续性差;中部:以含石墨白云母石英片岩为主，石墨矿化较强，矿体呈层状、似层状产出，连续性较好，为该矿区主要的含矿层，与下伏地层呈整合接触关系，厚90～357m;下部:以二云母片岩和二云母石英片岩为主，石墨含量较低，形成石墨透镜体和薄层状石墨[4]。矿体总体连续性较差，较分散，主要靠近中上部分布，可能与原岩的碳质不稳定间歇沉积作用有关[6-9]。

　　1.1.2昔格达组

　　昔格达组分布于矿区南段，主要由灰白色砂砾岩、细砂岩和粉砂岩组成，岩石中砾石发育，砾石主要成分为石英、含石墨白云母石英片岩和云母石英片岩等。昔格达组与大田组混合花岗岩呈角度不整合接触，接触界面波状弯曲，底砾岩发育。

　　1.1.3第四系

　　矿区内第四系广泛分布于山脊、山坡和冲沟地带，覆盖面积大。主要为山麓堆积、残坡积和冲洪积物，形成乱石堆、碎石沙土和黏土等。

　　1.2构造

　　矿区出露大田背斜的西翼，为一单斜构造，倾向南东，倾角65°～80°，走向长约2600m，厚59.3～712.40m。岩层为会理群大田组上段的云母石英片岩和变粒岩，呈残留体分布于混合花岗岩中。区内断层有以挤压为特征的北东—南西向断层和以先挤压后拉伸为特征的北西—南东向断层[4]。

　　1.3岩浆岩

　　矿区岩浆岩的存在对石墨的进一步结晶起到促进作用。矿区分布斜长角闪岩和脉岩类。斜长角闪岩分布于矿区北端，呈不规则的大型透镜体出露于地表，与含矿岩体呈侵入接触关系，呈浅绿色到暗绿色，细粒柱状变晶结构，条纹状构造;矿区出露的脉岩有花岗质岩脉、辉绿岩脉、辉绿辉长岩脉、辉绿玢岩及石英脉等。

　　1.4变质岩

　　矿区出露的地层主要是早元古代一套低绿片岩相区域动力变质岩系会理群大田组，具鳞片粒状变晶结构，片状构造，变质矿物有红柱石、矽线石、铁铝榴石、石墨等;矿区内动力变质作用明显，可直接见到断层破碎带及其两侧岩石的变形、碎裂、破劈理等，断层角砾岩、糜棱岩、碎裂岩等为动力变质岩类的主要岩石，次为新生矿物的生成，如新生石英、褐铁矿透镜体、石墨炭化等现象。

　　2矿床地质特征

　　中坝晶质石墨矿床产在前震旦纪会理群大田组变质岩系中，矿体相互平行重叠产出，呈层状、似层状和透镜状，其产状与含矿岩系一致(图1)。经野外观察和室内岩矿鉴定，确认含矿岩石类型主要为含石墨白云母石英片岩，次为含石墨二云母石英片岩和含石墨石英片岩。

　　2.1矿体特征

　　石墨矿床分东、西两段。东矿段矿体走向北东60°，倾向南东，倾角70°～85°，其地表倾角较缓，深部较陡;西矿段矿体走向北东50°，倾向南东，倾角60°～75°，近地表倾角较陡，深部较缓。矿体向北东和南西方向延伸并逐渐被混合花岗岩吞蚀，呈隐伏矿体或自然尖灭(图2)。矿体顶、底板虽然属含石墨白云母石英片岩和含石墨二云母石英片岩，但石墨品位低，达不到工业要求。矿体内存在岩性与矿体顶、底板相同的夹石。

　　2.2矿石特征

　　矿床以含石墨白云母石英片岩型矿石为主，次为含石墨二云母石英片岩型。含石墨白云母石英片岩型矿石颜色呈浅灰到深灰色，以鳞片粒状变晶结构、片状构造为主，次为中—细粒齿状镶嵌变晶结构、斑状变晶结构等。其中鳞片粒状变晶结构中石英矿物呈粒状等轴状或压扁拉长形，与片状矿物云母、石墨呈定向排列。石墨自形程度较石英高，多分布于石英粒间，整体顺片理方向排列，不受石英边界限制(图3(a)、(e)、(f)、(g));其中云母和石墨沿片理面平行排列，定向分布(图3(b))。

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　　含石墨白云母石英片岩型矿石主要含石英、云母、石墨和金属硫化物。其中石英呈它形粒状变晶结构，彼此镶嵌接触，含量为50%～75%，一般粒径较小，少部分呈中到细粒，粒径0.1～2.3mm。石英受到应力作用发生变形，呈压扁拉长状，波状消光，光性异常，但长轴仍与片理方向一致;矿石中白云母含量为15%～35%，粒径为0.05～0.6mm;金属硫化物含量为0.1%～3%，在矿石中分布不均匀，主要为磁黄铁矿，其次为黄铁矿、毒砂和黄铜矿，一般呈填隙状分布于主要矿石矿物颗粒间;石墨呈黑色至钢灰色，条纹亮深灰色，金属光泽，集合体光泽较暗淡，不透明，硬度1～2(图3(a)、(b))。通常呈鳞片状，次为长方板状和叶片状，少量呈各种片状集合体(图3(e)、(h))。本次矿石样品固定碳含量为3.44%～17.01%，平均值为12.19%，依据相同岩层固定碳含量差别不大，不同岩性固定碳含量差别较大，推断其品位含量差异可能为原含石墨地层差异性沉积所致。镜下20块光薄片鉴定的粒径统计可知，粒径<0.05mm(<300目)的占11%，粒径0.05～0.15mm(300～100目)的占22%，粒径0.15～0.5mm(100～32目)的占62%，粒径>0.5mm(>32目)的占5%，粒径宽0.005～0.1mm。石墨自形程度较好，呈鳞片状、叶片状者主要分布在小粒径(<100目)中[10-11]。在单偏光镜反射光下反射色呈浅灰色或蓝灰色带褐色调，多色性灰色带棕—蓝灰色，正交偏光镜下非均质性极强，呈草黄—紫灰色，且无内反射(图3(g)、(h))。

　　3岩石地球化学特征

　　在中坝晶质石墨矿区内采集含石墨白云母石英片岩、含石墨石英片岩和含石墨斜长角闪片岩样品(图3(a)、(b))进行分析。主量元素分析在廊坊市中铁物探勘察有限公司用ARLAdvantXP+波长色散X荧光光谱仪测试，监测温度为20℃，相对湿度为30%。微量元素分析用XSeries2等离子体质谱仪分析。